摘要：研究了二次浸鋅與氰化鍍鋅相結合預處理的光亮鍍銀工藝。介紹了工藝流程及相關參數，討論了浸鋅溶液的配制、溫度、時間等因素對鍍層性能的影響。該工藝所獲得的鍍層細致，光亮度好，結合力強。 關鍵詞：鋁合金；二次浸鋅；氰化鍍鋅；光亮鍍銀 中圖分類號：TQl53．16 文獻標識碼：A 文章編號：1004—227X(2008)06—0004—04 王愛榮1，馬春全2，賀少文2 (1．河南科技學院化學化工學院，河南新鄉453003；2．國營第七六零廠，河南新鄉453059) 1前言 鋁合金鍍銀廣泛應用于電子、通訊、電器等行業。但由于鋁是很活潑的金屬，具有較強的親氧性，在表面極易形成氧化膜；同時鋁及其合金的熱脹系數與銀相差很大，給鋁制件鍍銀帶來很大困難[1]。零件尺寸越大、形狀越復雜，電鍍難度越大。某軍用濾波器的許多零件均為鋁合金(牌號7R04一Hll2)鍍銀件，其中主要構件U、V型腔體鍍銀最為困難。該種腔體外尺寸為316mm×190mm×93mm，表面積為40．6 dm2，5個內腔尺寸為l80 mm×56 mm×90 mm(深)，其外形見圖l，要求鍍銀(23士2)μm并電解鈍化。該零件體積較大，內腔較深，要想獲得結合力良好的鍍銀層，電鍍前的預處理是關鍵。國內外對鋁及其合金電鍍前處理進行了許多研究，筆者在研究總結這些方法的基礎上，進行了大量實驗。結果發現：以二次浸鋅與氯化鉀鍍鋅相結合的預處理工藝再鍍銀，大部分腔體有起皮、起泡、脫落現象；而以二次浸鋅與氰化鍍鋅相結合的預處理工藝，再氰化鍍銅和銀，所得鍍層結晶細致，光亮性好，結合力強，可以更好地滿足軍品的質量要求。
圖1腔體零件的結構圖 Figure l Structural diagram of cavity sample 2工藝規范 2．1工藝流程 有機除油一化學除油一堿腐蝕一酸蝕一浸鋅酸鹽一浸酸一重浸鋅酸鹽一氰化鍍鋅一鍍銅一預鍍銀一光亮鍍銀一電解鈍化一吹干并烘干。 2．2各主要工序的溶液配方及工藝條件 2．2．1 有機除油 室溫下，采用l80#航空汽油。 2．2．2 化學除油
2．2．3 堿腐蝕 堿浸蝕的目的是除去鋁制件表面的氧化膜，獲得比較理想的微觀粗糙度，同時進一步除油，以增加鍍層的結合力。反應較快，應嚴格控制時間。
2．2．4 酸蝕 堿腐蝕后，鋁及其合金中的銅、硅、錳等不溶于堿的物質殘留于工件表面與腐蝕殘渣形成“掛灰”吸附膜。酸蝕的目的是溶去這些附著物，使工件露出光亮的表面，處于良好的活化狀態[2]。 (1)適用于一般鋁合金件
(2)適用于硅鋁合金件
2．2．5 第一次浸鋅
2．2．6 第二次浸鋅 二次浸鋅工藝，對提高浸鋅層的質量及改善結合力有明顯的效果。這是由于第一次浸鋅時要先溶解Al203后才置換Al，所得到的鋅層結晶粗糙且疏松，晶粒分布不均勻，尺寸相差大，浸鋅層結合力差。二次浸鋅法可以提高后續鍍層的結合力、均一性以及耐蝕性[3]。鋁及其合金表面結合力差的鋅晶粒經硝酸溶解后，顆粒大的鋅晶粒變小，形成均勻細致的表面，且裸露的晶粒成為二次浸鋅的成核中心，故所得鋅層細密，且增強了與基體的結合力。其工藝條件為：
2．2．7 氰化鍍鋅 對于形狀復雜的腔體零件，雖經二次浸鋅，但旮旯、深凹處沉積的鋅層較薄，在后續鍍銅時由于堿性較強且溫度較高而易發生溶解，這樣就失去了鋅層對鋁表面層的保護作用，嚴重降低了鍍層結合力。因此需在鍍銅之前先鍍鋅，以增加鋅層的厚度。
2．2．8 鍍銅
2．2．9 預鍍銀
2．2．10鍍銀
2．2．11電解鈍化
3鍍層的性能測試 3．1外觀測試 目測法觀察鍍層的光潔度，色澤均勻度及是否有起皮、起泡、脫落、麻點、斑點、燒焦等瑕疵。 3．2結合力測試 3．2．1 劃格法 在試樣上用鋼劃刀劃幾個邊長為l mm×1mm的方格，觀察在此區域內的鍍層是否起泡、脫落。 3．2．2 冷熱循環法 將試樣放入200℃的電烘箱內并保溫l h，取出后立即放入l8～25℃的水中冷卻，檢查鍍層是否起泡、脫落。 4影響鍍層性能的因素 4．1堿蝕和酸浸蝕 實驗發現，堿蝕的溫度過高和時間過長，腔體表面容易過腐蝕；溫度過低和時間過短，腔體表面的不均勻氧化膜去除不徹底，從而造成鍍層結合力下降。另外，為了除去腔體表面堿蝕后形成的三氧化鋁、硅合金元素及其氧化物的混合物，使工件處于良好的活化狀態，不同的鋁合金成分通常采用不同的酸浸蝕液，這對鍍層結合力有較大的影響。 4．2預處理 表1列出了不同的預處理工藝組合對鍍層質量的影響。由表可知，只有二次浸鋅與鍍鋅相結合的預處理工藝所得的鍍層結晶細致，結合力強，光亮性好，鍍層質量好。極少部分腔體有起泡現象是由于操作過程中水洗不良所造成的。 表1預處理工藝對鍍層質量的影響 Table l Effects of pretreatment process on deposit quality
4．3浸鋅溶液的溫度 浸鋅溶液的溫度對鍍層的質量影響較大。在鋅沉積過程中，對于同一種鋁基材，若溫度不同、沉積速度也不同，溫度升高則鋅的結晶成長速度加快[4]。溫度過高，則反應過快，鋅層厚，結晶粗糙，溶液壽命短，鍍層結合力差，批次合格率低；溫度過低，則反應緩慢，鋅層薄，預鍍時易擊穿，結合力差。從實驗得知，浸鋅應在25～30℃進行，所得鍍層均勻，致密，結合力好，批次合格率高。 4．4浸鋅溶液的配制 Lashmore[5-6]提出三價鐵離子的加入對浸鋅反應影響很大，因此為了使浸鋅層結晶細致，溶液中需加入FeCl3。實驗結果表明，三價鐵離子的加入順序也嚴重影響鍍層的性能。FeCl3和NaKC4H406一起加入，對反應有顯著影響[7]。若將三氯化鐵直接加入氫氧化鈉溶液中，所得鍍層起泡、脫落。這是因為在堿性條件下，鐵離子易形成沉淀，降低了鐵在溶液中的有效濃度。應先把三氯化鐵溶解在酒石酸鉀鈉溶液中，氧化鋅溶解在氫氧化鈉溶液中，然后再混合，所得鍍層結合力好，批次合格率高。 4．5浸鋅時間 浸鋅的時問超過60S，則鋅層厚，結晶粗糙，結合力差，批次合格率低。第一次浸鋅時間低于45S和第二次浸鋅時間低于30S時，所得鋅層薄，預鍍時易擊穿，鍍層結合力差。所以第一次浸鋅應控制在45～60S，第二次浸鋅時間30～60 S，所得鍍層均勻，致密，結合力高，批次合格率高。 4．6氰化鍍銅時的陰極電流密度 氰化鍍銅的電流密度對鍍層質量有重要的影響，陰極電流密度不同，則鍍層的結合力有很大差別。實驗表明，在開始通電的短時間內，電流密度應采用允許值的上限，然后降至接近下限進行電鍍。這樣才能使工件的各個部位都能沉積上銅，以提高后續鍍銀層的結合力；否則會造成工件的旮旯、深凹處沉積不上銅，鍍銀層的結合力差。另外，氰化鍍銅時，為防止置換銅層產生，零件應帶電下槽。 4．7光亮鍍銀時的輔助陰陽極 實驗中發現，電鍍銀時若采用保護陰極，腔體表面鍍層結晶細致，光潔均勻；否則腔體外部尖角處鍍層有燒焦現象。電鍍銀時若采用輔助陽極，腔體內部鍍層厚度均勻一致，否則腔體內部尖角處鍍層較薄，影響鍍層質量。因此，在光亮鍍銀時，一方面要采用保護陰極，另一方面要在腔體內懸掛輔助陽極。輔助陽極用銀板條制成，每個腔內都應有足夠的陽極。銀陽極局部用絕緣膠帶粘好，避免銀陽極與腔體短接。 5結語 采用浸鋅一鍍鋅聯合法預處理工藝，在鋁及其合金表面獲得了結晶細致、光亮度好、結合力強的光亮銀鍍層。 參考文獻： [1] 李鴻年，張紹恭，張炳乾，等．實用電鍍工藝[M]北京：國防工業出版社，1990：75—76． [2] 董朝陽．鋁及其合金鍍硬鉻工藝[J]．電鍍與精飾，2004，26(2)：24-25． [3] 黃曉梅，李寧，蔣麗敏，等．鋁及其合金浸鋅技術的發展及現狀[J]．電鍍與精飾．2006。28(3)：22．26． [4] 李國斌，彭榮華，馬淞江．鋁基體電鍍前浸鋅工藝研究[J]電鍍與精飾，2003，25(2)：24—26，41．． [5]LASHMORE D S．Plating on aluminum：a review three principal methodsof substrate pretreatment are discussed[J]Plat Surf Finish，1985(6)：36．39． [6]LASHMORE D S．Immersion deposit pretreatments for electroplating on aluminum[J]．Plat SurfFinish，1978(4)：44-47． [7] ROBERTSON S G，RIT_CHIE I M．The role of iron(III)and tartrate in thezincate immersion process for plating aluminium[J]．J Appl Electrochem，1997，27(7)：799—804．
|
